CN114641782A - 基于区块链的施工文档管理混合系统及其方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于管理具有施工文档的不可变记录的施工项目并使用实时数据和跟踪代码执行每个施工文档的系统和方法。该系统包括属性提取模块、区块链网络、跟踪代码生成器和数据存储库。属性提取模块配置成提取关于施工文档的一个或多个相关信息，以获取施工文档的属性。区块链网络分发和分散施工文档，以保留施工文档的原始不可损坏副本，其可通过跟踪代码访问。数据存储库是与区块链网络隔离的独立数据库，用于对跟踪代码和实时数据进行实时管理。跟踪代码可以印在施工文档上，以便直接访问相应的电子副本。

Description

基于区块链的施工文档管理混合系统及其方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年10月25日提交的中国香港短期专利申请 No.19131504.3号的权益，该申请的通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及一种用于管理施工项目的系统和方法，更具体地，涉及一种用于使用包括区块链模块的混合文档管理系统来管理施工项目和执行接收到的施工文档的计算机实现的系统以及用于维护施工文档的不可变记录的数据存储库。

背景技术

尽管施工行业被认为适应新技术缓慢，但近年来已经提出使用信息技术来提高施工项目的效率、准确性、安全性和文档管理。特别地，随着施工项目的不断提高的复杂性和对更高精度的不断增长的要求，使用以诸如设计图纸、蓝图、地质数据日志、采购、供应链管理、变更单、设备日志、以及每日进度报告等纸质文档为基础的传统行业做法已不足以应付建筑工作。施工行业正在通过使用计算机辅助的施工管理工具迈向数字化的新时代，其旨在向所有涉及的利益相关者提供施工过程的无缝体验和有关施工规范的全面信息。通过在设计和施工阶段应用新兴的施工信息建模(BIM) 技术，可以交换数字图纸和模型以及其他施工信息，例如进度、合同、成本、材料、环境和安全报告，以在各个施工阶段减少施工风险和实现清楚性。

在每个施工项目中，都有不同的开发阶段，如前期规划、设计、施工、运营、后期、维护等。根据施工项目的规模，所需时间的范围可能从小型项目的几个月到建造高层建筑或大型基础设施的几年。所需的项目协调和管理可能非常复杂，涉及多方，诸如业主、项目经理、建筑者、设计师、承包商、分包商、专业人士、顾问和设施经理。施工文档，例如证书、许可证、施工记录和BIM数据，可能首先由文件创建者(例如建筑者)创建，且然后在不同的承包商、分包商和工程师间流转。在施工行业中，工程师可以通过对其添加注释来修改施工图或记录是很常见的。因此，施工文档在其被创建后可能会被修改为多个不同的版本。每一方都可以在他们的电子文档管理系统(EDMS)中存储文件的修改后的版本，并将修改后的版本传输给其他方或分包商。文档的真实原始版本可能难以跟踪。

此外，当施工项目规模很大、且完成花费较长时间段(如：一年以上) 时，有的方面可能会在较后期开工，而有的方面可能到那时已经完成了他们的任务。因此，各方之间的文件传递可能不准确、错误，以及不及时。即使有管理员在数据库中管理和存储所有文件，鉴于文件的数量和施工项目的规模，从数据库中获取特定施工文档和该施工文档的所有相关修订的过程可能是一个过于复杂的操作。在许多情况下，即使是管理员或项目经理也可能无法确保其数据库中文档的原创性。

图1显示了一个施工项目中数据通信的典型情况。该项目涉及建筑者 11、项目经理12、业主13、承包商14、分包商15、顾问16以及其它各方。每一方可能有不同的EDMS 21-26来管理施工文档。例如，当建筑者11生成技术图纸时，该图纸存储在建筑者的EDMS 21中并传输到不同方，例如项目经理12和承包商14。然后承包商14则可以进一步将该文档传输到分包商15。每一方都可以维护不同的EDMS 21、22、24、25，且一份施工文档副本存储在每个EDMS中，它们之间可能彼此不同步。这可能会导致信息的双重处理，并需要各方手动将数据输入到他们自己的EDMS。这在文档管理中尤其低效，并且不可避免地增加了人为错误或丢失记录的风险。在某些情况下，承包商14可能会在将文档发送给分包商15之前修改图纸。因此，分包商15没有措施来验证收到的文件的原创性，并且可能将这样的修改版本视为原件版本。

在施工工作中出现不合规或其他缺陷问题的情况下，通常难以确定此类缺陷的责任。有关施工记录、图纸和合同的证据可能难以获得。经认证的施工文档原件可能永远不能恰当地传送给前端方和工程团队。现场工作记录也可能永远不会正确地传送给项目经理。

因此，施工行业中需要一种基于云的解决方案来实现全面的文档管理。特别是，可以维护施工文档的不可变和不可损坏的副本的基于云的文档管理系统是优选的。此外，根据结合附图和本公开的该背景得到的随后的详细描述和所附权利要求，其他期望的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

本公开的示例性实施例提供了一种用于管理具有不可变的施工文档记录的施工项目并使用实时数据和跟踪代码执行每个施工文档的系统和方法。该系统包括：属性提取模块，配置成提取施工文档的一个或多个相关信息，以得到施工文档的属性；区块链网络，包括多个节点，用于管理包括多个区块的区块链，每个节点包括一个或多个处理器并存储区块链的至少一部分；跟踪代码生成器，用于为区块链中的每个区块生成跟踪代码，其中每个跟踪代码与特定的施工文档相关联，并且可以用于直接访问存储所述特定施工文档的区块；以及数据存储库，其与区块链网络隔离，配置成用于对区块链中的现场数据和施工文档的跟踪代码进行实时管理。当系统收到施工文档时，施工文档会存储在添加到区块链网络的区块中。实时数据是包含属性的可变记录，因此数据存储库管理每个施工文档的实时数据的可变记录和跟踪代码，并提供对区块链中的区块的直接访问。施工文档分散在区块链网络中，以维护施工文档的不可变和不可损坏的副本。

根据本公开的另一方面，该系统还包括文档编译器，该文档编译器被配置为将跟踪代码赋予施工文档以获得加戳文档，使得用户可以在加戳文档的印刷副本的过程中访问存储施工文档的区块。

根据本公开的另一方面，数据存储库包括认证单元，用于对数据存储库的访问执行用户认证。认证单元为包括施工文档的跟踪代码和实时数据的数据存储库中的第一记录生成认证密钥，。数据请求者使用认证密钥来访问数据存储库中的第一记录以获取跟踪代码，从而数据请求者可以直接访问存储施工文档的区块。当接收到施工文档的修订版本时，数据存储库中的第一记录被更新以链接到第二记录，其中，所述修订版本的跟踪代码和第二实时数据存储在数据存储库中第二记录中。数据请求者使用认证密钥来访问数据存储库中的第一记录和第二记录以获得第二跟踪代码，从而数据请求者可以直接访问存储施工文档修订版本的区块。

根据本公开的另一方面，属性提取模块接收来自独立第三方的施工文档的数字证书，使得可从属性提取模块获得的属性包括用于证明施工文档是真实副本的数字密钥。

根据本公开的另一方面，属性提取模块包括文件属性提取单元；和数据识别单元。

根据本公开的另一方面，文件属性提取单元被配置为提取与施工文档的相关信息相关的电子数据，以获得属性的至少一部分。

根据本公开的另一方面，数据识别单元被配置为当施工文档为施工图时，通过识别标题块的方向和轮廓来定位标题块，并进行标题块内的文字的文字识别。

根据本公开的另一方面，数据识别单元被配置为参考常用术语的数据库，术语包括属性和标准施工术语的词典。

根据本公开的另一方面，区块包括时间戳、哈希值和用于存储施工文档的存储数据。

根据本公开的另一方面，哈希值是连接区块链中的先前区块的哈希的默克尔根(Merkle root)。

提供本“发明内容”来以简化形式介绍概念的选择，其在下文中在“具体实施方式”中进一步描述。本“发明内容”不意图确定要求保护的主题的关键特征或基本特征，其也不意图用作确定要求保护的主题的范围的帮助。本发明的其他方面被公开，如下文的实施例所示。

附图说明

附图—其中相同的附图标记指代相同或功能相似的元件—包含某些实施例的图以进一步说明和阐明本文公开的本发明的各个方面、优点和特征。将理解的是，这些附图仅描绘了本发明的某些实施例并且不旨在限制其范围。将通过使用附图以额外的具体性和细节来描述和解释本文公开的系统和方法，其中：

图1描绘了施工项目中各方之间数据通信的典型情况。

图2描绘了根据本公开的一个实施例的混合文档管理系统的系统图。

图3A描绘了图2的混合系统中的属性提取模块。

图3B描绘了用于数据识别的示例性施工图。

图4描绘了根据本公开的一个实施例的区块链网络和数据存储库的框图。

图5描绘了用于在图2的混合系统中存储新文档的流程图。

图6描绘了示出处理图2的混合系统中的新文档的流程图。

图7描绘了用于从图2的混合系统获取受保护文档的流程图。

图8描绘了用于由新的利益相关者或团队成员从图2的混合系统获取文档的流程图。

图9描绘了示出图2的混合系统中的变更指令的处理的流程图。

图10描绘了示出在图2的混合系统中处理新文档的方法的流程图。

图11描绘了示出用于从图2的混合系统获取文档的方法的流程图。

技术人员将理解，图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例描绘。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开或其应用和/或用途。应当理解，存在大量变型。详细描述将使本领域普通技术人员能够无需过多实验即可实施本公开的示例性实施例，并且应当理解，在不脱离本公开的如所附权利要求中所述的范围的前提下，可以对示例性实施例中描述的功能和方法进行各种改变或修改。

本发明的方面可以实施为系统、方法或计算机程序。本发明可以通过硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在机器可读介质中，例如非暂时性存储介质。处理器(一个或多个)可以执行必要的任务。代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序语句的任意组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容而耦合到另一个代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以通过任何合适的方式传递、转发或传输，包括内存共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。

在说明书和所附权利要求中，“施工信息建模”或“BIM”一般是指使用计算机辅助设备或相关软件应用程序(其利用多维、数字建模概念和信息技术来设计、施工和运营建筑项目)的面向对象的建筑开发过程。BIM 设备可以被多个用户使用，并且具有允许多个用户同步更改并使用最新模型的架构。“BIM数据”用来指代与施工项目相关的各类数据和计算机辅助设计(CAD)图纸的集合。

除非另有说明，否则术语“云”在云计算的意义上被解读和解释，或者同义地，解读和解释为网络上的分布式计算。本文使用的“服务器”在计算的意义上被解释。一个或多个“数据库”可以是例如用于存储数据的电路、硬盘和/或其他固态盘。通常，服务器配备有一个或多个用于执行程序指令的处理器，和/或一个或多个用于存储数据的存储器。服务器可以是独立的计算服务器，或者云中的分布式服务器。

术语“物联网(IoT)设备”用于指这样的任意设备：其具有可寻址接口(例如，互联网协议(IP)地址、蓝牙标识符(ID)、近场通信(NFC) ID等)，并且可以通过有线或无线连接将信息传输到一个或多个其他设备。 IoT设备可以具有主动通信接口，例如调制解调器、收发器等。IoT设备可由中央处理单元(CPU)、微处理器、ASIC等控制或监控，并被配置为连接到IoT网络或互联网。例如，用于本发明的IoT设备可以包括但不限于位置传感器、压力传感器、温度传感器等，只要这些设备配备有用于进行数据通信的可寻址通信接口。当传感器设备没有互联网连接时，传感器设备可以连接到通信设备、手机、台式计算机、便携式计算机或平板电脑等，以形成连接系统，使得连接系统就可以是IoT设备.

在描述本发明的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)，术语“一个”和“一”以及“该”和“至少一个”以及类似指代词的使用将被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意为“包括但不限于”)。除非另有声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明而不对本发明的范围施加限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本发明的实践是必不可少的。

本公开采用区块链技术来维护诸如证书、许可证、施工记录和BIM数据的施工文档的不可变和不可损坏的副本。区块链是分散的点对点(P2P) 设备网络，包括多个计算设备，这些设备分布在一个地理区域的多个位置，而不是单个位置，例如数据中心或公司。在区块链中，一个或多个施工文档集成在一起形成区块。形成分散P2P系统的多个计算设备可以相互操作以管理区块链，区块链可以是用于存储信息的数据结构。

特别地，区块链可以是用于在其中存储施工文档的区块的按时间顺序的链接。当区块生成后，该区块被添加到具有多个先前区块的区块链中。添加到区块链的每个新区块都包含之前的区块的哈希值，以及有关该区块的其他信息。哈希值可以是头部中的默克尔根。默克尔根是将区块链中前面的区块的所有哈希值连接起来的值。默克尔根可以加速数据验证和交易。这也可以提供高水平的数据完整性。例如，区块链上的前区块中的数据不能在不改变后续区块中的数据的情况下改变，因为后续区块的哈希值取决于先前的区块的内容。

在某些实施例中，为施工文档生成的区块可以包括文档的标识符、与接收文档对应的时间的时间戳、文档的哈希值以及可选的一个或多个数字认证信息。为了访问验证的目的，该数字认证信息可以指一个或多个公钥私钥密码对。提供网关设备以直接与区块链网络对接。

尽管区块链技术因加密货币的使用而广为人知，但如果可以利用分布式网络中的不可变和不可破坏的优势用于加密货币之外的其他目的和任务，这将是非常有利的。本公开提供了一种包括区块链模块的混合系统，用于实施用于管理施工项目中的施工文档的公共数据环境(CDE)系统。在某些实施例中，CDE可以被配置为存储和管理BIM数据。与传统数据库或云服务器不同，混合系统经过优化，用于增强访问认证，并提供文档的永久、不可变记录。

为了说明根据本发明的至少一些实施例的示例系统，在图2中示出了包括区块链网络110和用于维护施工文档41的不可变记录的数据存储库 120的混合系统100。施工文档41由一个或多个计算机设备201、便携式设备202、IoT设备203或其任意组合生成。该一个或多个计算机设备201、便携式设备202和IoT设备203包括一个或多个具有数据处理和通信能力的电子设备。在一些实施方式中，电子设备可以包括处理器、存储器、电源、通信单元、显示器、相机和传感器。电子设备可以经由网络或有线连接(例如，USB、HDMI等)耦合到其他电子设备并与之通信。施工文档 41应被广义地理解并且可以涵盖与施工项目有关的各种类型的文档，包括：证书，诸如测试证书、竣工证书、付款证书、检查证书和维护证书；许可证，诸如环境许可证和道路开放许可证；操作记录和会议记录；合同和投标文件；规格、平面图和其他BIM数据，例如2D图、CAD模型以及机械电气和管道(MEP)工程图。每个施工文档41可以具有分配给它的元数据51。元数据51是与施工文档41相关联的唯一标识，其可以包括文档创建者、作者、时间戳、绘图标识(ID)、文件名、分类、还原ID和取决于文档内容的其他信息。元数据51可以由计算机设备201、便携式设备 202和IoT设备203从施工文档41自动生成，或者备选地手动输入。

施工文档41和元数据51可以由文档创建者通过网络30上传到混合系统100。文档创建者可以是施工项目中的任何一方，或者是安装在施工现场的IoT设备。网络30可以是公共或私有广域网(因特网或内联网)。通信本质上可以是有线或无线的，且数据传输可以在执行上传指令时同时进行，或者在施工现场地理位置偏远而没有良好的无线通信网络时基于计划的时间表进行。混合系统100是用于施工项目的基于区块链的文档管理系统，并且在某些实施例中，混合系统100可以类似于用于存储和管理施工文档的CDE。在建筑、工程和施工(AEC)行业中，CDE是在涉及多方时管理项目信息的标准。CDE根据国际标准ISO 19650而定义。随着 BIM技术的使用越来越多以及用户与文档的大量交互，存在对结构良好的系统的需求：该系统包含施工项目中的所有利益相关者都可以访问的区块链网络。

混合系统100包括网关设备130、区块链网络110、数据存储库120、属性提取模块150和跟踪代码生成器160。网关设备130是连接到网络30 的集线器，用于接收新的施工文档41、相应的元数据51以及指令(诸如变更指令)。属性提取模块150是用于自动提取关于施工文档41的一个或多个相关信息的模块。与每个施工文档41相关联的参数可由属性提取模块150作为属性52获得。在某些实施例中，元数据51由属性提取模块 150接收。因此，连同元数据51，混合系统100可以以数据实体(优选存储在表格中)的形式获得每个施工文档41的完整知识。

在某些实施例中，属性提取模块150可以从独立的第三方接收施工文档41的数字证书，用于证明施工文档41的原创性。独立第三方不应是施工项目的任何一个利益相关者。通常，独立第三方可以是独立的实验室、审计事务所、律师事务所或其他有能力验证和证明文档创建者提交的文档的原创性的公司。独立第三方有权向混合系统100提供指示施工文档41 的原创性的数字密钥。在接收到来自独立第三方的更新后，可从属性提取模块150获得的属性52包括用于证明施工文档41是真实副本的数字密钥。

如图3A所示，属性提取模块150还可以包括文件属性提取单元151 和数据识别单元152。文件属性提取单元151被配置为提取与关于施工文档41的相关信息相关的电子数据，以获得属性52的至少一部分。电子数据包括但不限于文件名、最后更新信息、文件大小、作者、互联网协议(IP) 地址。通常，提取的电子数据可以弥补元数据51中的任何不足。如果施工文档41是施工图44或BIM数据，例如设计草图、MEP图，则数据识别单元152用于从标题块45中提取信息，并将信息记录为属性52。图3B 示出了用于执行数据识别的示例性施工图44。在某些实施例中，数据识别单元152通过识别每个施工图44的标题块45的方向和轮廓来定位标题块 45。如有必要，旋转所定位的区域，使得轮廓形成一个或多个矩形形状。接下来，轮廓中的信息，诸如标题、公司名称、修订历史、图纸编号和绘制日期，通过文字识别方法被识别。许多计算机辅助的文字识别方法是可以容易地获得的，可以实施这些方法来实现属性52的提取。然而，施工行业一直在努力提供从施工图44中进行的高效和准确的文字识别方法，因为图纸可能以较低的分辨率扫描并上传到混合系统100。为了提高文字识别的准确率，本公开中提供了每个施工项目的常用术语数据库153。常用术语数据库153可以包括参与施工项目的各方(例如建筑者、承包商、分包商)的名称、从网关设备130接收的元数据51以及标准施工术语词典。常用术语数据库153可以有效地将产生不相关上下文的识别错误的机会减至最小。类似地，如果施工文档41为测试证书、场地说明，则在数据识别单元152从中提取属性52时，常用术语数据库153也可以提高文字识别的准确性。

返回参考图2，从网关设备130接收的元数据51和由属性提取模块 150提取的属性52用于生成与施工文档41相关联的实时数据80。实时数据80是可变的记录，且内容可以包括“文档ID”、“修订号”、“修订日期”、“标题”、“作者”、“文档类型”以及其他信息。实时数据80可有助于对混合系统100中的施工文档41的访问和搜索。

网关设备130被配置为直接与区块链网络110和数据存储库120接口。区块链网络110是包括多个节点的分散和分布式文件系统。节点包括一个或多个处理器，其可以是多个计算设备，包括一个或多个服务器、台式计算机、便携式计算机、平板电脑、智能电话、其他合适的电子设备，或其任何组合。计算设备分布在地理区域的多个位置，而不是诸如数据中心或公司的单个位置。因此，区块链网络110中的信息不存在单点故障。在某些实施例中，计算机设备之一可以包括网关设备130和属于区块链网络110 的节点，使得该计算机设备可以在同时从网络30接收数据并且是用于存储文档的整个区块链的副本的区块链网络110的分布式系统的一部分。

用作区块链网络的节点的多个计算设备可以共同操作以执行文档管理功能。至少网关设备130被配置为接收施工文档41并生成具有之前的区块的哈希值的存储施工文档41的区块，并将该区块添加到区块链网络 110。参与区块链网络110的每个计算机设备通常维护整个区块链的副本，尽管在某些情况下，计算机设备可能只维护区块链的一部分。区块链网络 110可以被配置为公共区块链或私有区块链。公共区块链可以指分散公共系统的区块链，任何计算设备可以被允许充当分散公共网络中的节点并且可以访问区块链网络110。在一些情况下，公共区块链可以对不作为分散公共网络内的节点参与的计算设备是可见的和/或可访问的。私有区块链可以指分散私有系统的区块链网络110，只有授权的计算设备被允许充当分散公共网络中的节点并且可以访问区块链。在一些情况下，私有区块链可以对不作为分散私有网络内的节点参与的授权计算设备是可见和/或可访问的。

跟踪代码生成器160是生成跟踪代码70的模块，该跟踪代码70被唯一分配用于访问区块链中的每个区块，其中跟踪代码70可以被赋予施工文档41以获得加戳文档71。优选地，跟踪代码70与特定的施工文档41 相关联，并且可以用于执行对区块链网络110中保存施工文档41的区块的直接访问。跟踪代码70可以是机器可读代码，例如QR码，以便于快速扫描并进入计算机或移动设备以访问混合系统100中的施工文档41。跟踪代码70可以被添加到施工文档41中，优选地在每页的页眉或页脚处，并且被连接以获得加戳文档71。用户可以使用跟踪代码70直接访问施工文档 41。实际上，在施工行业中，施工项目的全面数字化很少见，也不是特别有益。工程师和施工工人通常在现场使用施工文档41的印刷副本。携带便携式设备或便携式计算机访问施工文档41是不方便和不切实际的。因此，本公开不是试图将施工项目的数据管理转变为完全数字化的，而是为了通过在任何必要时提供对混合系统100中的施工文档41的直接访问来给用户带来便利。特别地，加戳文档71具有用于快速和直接访问相同文档的电子副本的被印记的跟踪代码70。如果用户正在处理加戳文档71的印刷副本，则用户应该可以方便地自由访问同一施工文档41的数字副本。不存在安全漏洞的风险，因为该多个文档的跟踪代码70是独特地分配的，即使它们在同一区块链网络110中也没有相关性。因此，经认证的原版施工文档41可转给前端方和工程团队。

数据存储库120是分离的数据库基础设施，特别针对施工行业的使用进行了优化，用于实时管理区块链网络110和每个施工文档41的跟踪代码 70。存储在数据存储库120中的数据集与区块链网络110隔离，使得可以挖掘数据用于分析和信息获取。数据存储库120的访问限于相关方，并且可能需要认证密钥140。在某些实施例中，可以从数据存储库120生成摘要以用于共享和报告。存储在数据存储库120中的数据的大小明显小于存储在区块链网络110中的施工文档41的。用户可以使用数据存储库120 获取一些参数数据、识别相关文档并跟踪修订历史，而无需访问区块链网络110并一一下载施工文档41。因此，用户可以有效地对区块链网络110 进行实时管理并使用跟踪代码70来访问每个区块。当施工文档41被请求时，用户可以从数据存储库120中获取跟踪代码70并直接访问存储施工文档41的区块，其可以在向用户发送或显示施工文档41之前传输到文件编译器161。响应于用户对施工文档41的请求，文档编译器161被配置为将跟踪代码70赋予施工文档41以获得加戳文档71。

还可以使用数据存储库120来执行用户的认证。数据存储库120的访问受密码保护并且限于特定的一组授权方。访问数据存储库120需要客户登录认证程序。有利地，数据存储库120是包括施工文档41的跟踪代码 70和实时数据80的可变记录。因此，即使关于存储施工文档41具有区块链网络110的不可变性质，使用数据存储库120可以补偿不灵活的问题。一旦授权方登录到数据存储库120，该方就可以访问施工文档41的各种版本，即使不拥有跟踪代码70。

图4中描绘了区块链网络110和数据存储库120的框图。在示例性系统中，区块链网络110包括六个节点111-116。项目经理12的计算机设备用作节点113之一并且存储包括多个区块310a-310c的整个区块链的副本。每个区块包括时间戳311、哈希值312和存储数据313。时间戳可以是与区块310a-310c添加到区块链相对应的时间。哈希值312可以包括区块链中先前块的哈希值。在一些实施例中，哈希值312可以是连接区块链中先前区块的所有哈希的默克尔根。哈希值312的使用可以确保区块链的不变性，因为对哈希值或其中存储的数据的任何修改都需要改变区块链网络110中所有节点中的后续区块的所有哈希值312。

对于区块链中的每个区块310a-310c，在数据存储库120中提供了实时数据80和跟踪代码70的对应记录。跟踪代码70提供对区块的直接访问。如果区块中的内容没有被加密，则用户可以直接使用跟踪代码70访问存储数据313。数据存储库120还包括用于对用户进行认证并确定用户的访问权限的认证单元90。出于安全目的，可能需要一个或多个认证密钥140。认证单元90可以具有多个安全级别。在一个示例中，第一级认证可以包括用于访问数据存储库120的账户登录过程。施工项目中的每一方可以设置他们自己的用于访问数据存储库120的账户。在另一个示例中，第二级认证可以包括用于访问数据存储库120的指定IP地址。在又一示例中，第三级认证可以包括通过发送至指定电话号码的短消息服务(SMS)进行的一次性密码验证。在又一示例中，第四级认证可能需要用于访问区块链网络110中的特定区块的认证密钥140。通常需要较高级别的认证来访问包括私有区块链或高度机密的施工项目的混合系统100。

图5-9描绘了示出根据本公开的混合系统的其他实施细节的流程图。在施工项目中，涉及多方。例如，在以下示例性实施方式中，项目涉及建筑者11、项目经理12、业主13、承包商14、分包商15和顾问16。

现在参考图5，当诸如承包商14的文档创建者创建新的施工文档41 时，承包商14可以将施工文档41存储在承包商14的本地文档系统20中，并通过网络30将相同的施工文档41上传到混合系统100。网关设备130 接收施工文档41，并且可以使用属性提取模块150来获得实时数据80。网关设备130生成存储施工文档41的新区块310并将区块310和实时数据80分别添加到区块链网络110和数据存储库120。可以生成跟踪代码70 以提供对存储施工文档41的区块310的直接访问。数据存储库120中的认证单元90为数据存储库120中的每个记录生成认证密钥140，所述记录包括施工文档41的跟踪代码70和实时数据80。文档创建者还可以确定区块310的访问权限并传递出跟踪代码70以供其他方访问。优选地，当施工文档41被请求时，跟踪代码70被赋予施工文档41，以使用文件编译器 161获得加戳文档71。

如图6中所示，当在网关设备130处从文档创建者接收到诸如新图纸、新场地指令或新证书的新版本施工文档41时，为数据存储库120和区块链网络110生成实时数据83和具有文档(修订版C)74的区块310。文档的先前版本存储在区块链中，例如，修订版A 72和修订版B 73分别在区块310d和310e处存储在区块链网络110中。修订版C 74被分配给新的区块310，而相应的实时数据83存储在数据存储库120中的第一记录处。对于先前的版本，数据存储库120中的另外两个记录处的相应的实时数据81， 82也被更新，以反映对同一文档的新修订的包含。因此，当数据请求者持有修订版B 73或修订版A 72的硬副本时，数据请求者可以使用跟踪代码 70或认证密钥140来访问相应的区块310e或310d，且同时，数据请求者可以使用数据存储库120中的实时数据83来链接到最新修订版C 74的实时数据83的记录。不要求用户具有修订版C 74的跟踪代码，因为跟踪代码被存储在数据存储库120中。

图7示出了关于由数据请求者从混合系统100获取受保护文档42的另一个实施例。受保护文档42存储在区块链网络110中，并且施工项目中只有一些被称为数据请求者的当事方(例如：项目经理12、承包商14和分包商15)具有认证密钥141用于访问。数据请求者需要访问网关设备 130以登录混合系统100，并使用认证密钥141访问数据存储库120中的特定记录。当认证完成并且访问权限被验证时，该方可以获得用于存储受保护文档42的区块的跟踪代码70。

在图8中，演示了文档向新的一方17或团队成员17的传输。当施工项目规模很大且需要长时间(例如：一年以上)完成时，新的一方17可能会在较晚的阶段开始工作，而其他一些方可能在那时已经完成了他们的任务。各方之间的文档传输可能不准确、错误，以及不及时。根据本公开，项目经理12可以为新的一方17开设账户，并将认证密钥142提供给新的一方以访问文档43。新的一方17可以通过网关设备130访问数据存储库 120，并获得用于存储文档43的区块的跟踪代码70。

图9示出了用于处理变更指令的本公开的另一个实施例。由于区块链网络110维护着施工文档41的不可变记录，因此区块链中的单独的区块一经创建就不得删除或修改。因此，本公开允许将数据存储库120中的单独的实时数据80设置为废弃或经修改。考虑到文档修订版B 46将被废弃，网关设备130接收指令并通过添加备注和/或移除跟踪代码70来更改相应的实时数据85。

图10描绘了示出用于在混合系统100中处理新文档的方法的流程图。文档创建者401创建新文档411，其可以是新测试证书、新场地指令或新 BIM数据。文档创建者401可以输入或自动生成与创建的新文档相对应的元数据412。文档创建者可以将新文档存储在创建者的文档系统413中。文档创建者可以通过网络和网关设备将新文档上传到混合系统402。

在混合系统402中，要求文档创建者401通过诸如账户登录的认证过程来访问421项目账户。一旦文档被上传到网关设备，就提取422属性并且使用提取的属性和元数据生成423实时数据。产生存储具有先前的区块的哈希值的新文档的区块，并将该区块添加到区块链网络424。还获得通向该区块的直接线路以生成跟踪代码425。文档创建者401可以接收跟踪代码414，以用于将来的访问。数据存储库也被更新427，以存储实时数据和跟踪代码。在某些实施例中，还为了认证的目的而生成加密密钥，并且文档创建者可以接收它415。

现在参考图11，假设文档请求者403想要访问该文档。文档请求者403 可以首先接收跟踪代码441。文档请求者403可以使用跟踪代码来直接访问区块链428中的文档。在某些实施例中，文档请求者403可以首先接收加密密钥442。文档请求者403可以登录数据存储库429以访问混合系统 402。可能需要加密密钥来获得对文档的访问。通过检查实时数据，可以识别430文档的最新版本。然后可以获得431跟踪代码，并且可以获取432 文档。

本文描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。通过阅读前述描述，那些优选实施例的变化对于本领域的普通技术人员来说将变得显而易见。发明人期望技术人员适当地采用这样的变化，并且发明人打算以不同于本文具体描述的方式来实践本发明。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求中记载的主题的所有修改和等效物。此外，除非本文另有说明或否则与上下文明显矛盾，本发明涵盖上述要素以期所有可能的变化形式形成的任何组合。

虽然示例性实施例已经在本发明的前述详细描述中呈现，但是应当理解存在大量变型。还应当理解，示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性、操作或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实施本发明示例性实施例的方便的路线图，应当理解，可以对在示例性实施例中描述的功能和步骤的安排以及操作方法进行各种改变，而不脱离所附权利要求中阐述的本发明的范围。

Claims (24)

1.一种用于管理具有施工文档的不可变记录的施工项目、并使用实时数据和跟踪代码执行每个施工文档的计算机系统，所述系统包括：

属性提取模块，其被配置成提取关于施工文档的一个或多个相关信息，以得所述施工文档的属性；

区块链网络，包括多个节点，用于管理包括多个区块的区块链，每个节点包括一个或多个处理器并存储所述区块链的至少一部分；

跟踪代码生成器，用于为所述区块链中的每个区块生成跟踪代码，其中每个跟踪代码与特定的施工文档相关联，且能够用于直接访问存储所述特定施工文档的区块；和

数据存储库，其与所述区块链网络隔离，被配置成对所述区块链中的所述施工文档的实时数据和跟踪代码进行实时管理；

其中：

当所述系统收到所述施工文档时，所述施工文档被存储在添加到所述区块链网络的区块中；

所述实时数据是包含属性的可变记录，由此所述数据存储库管理每个施工文档的实时数据的可变记录和跟踪代码，并提供对所述区块链中区块的直接访问；以及

所述施工文档分散在所述区块链网络中，以维护所述施工文档的不可变和不可损坏的副本。

2.如权利要求1所述的系统，还包括文件编译器，其被配置为将所述跟踪代码赋予所述施工文档，以获得加戳文档，使得用户在处理所述施工文档的打印副本的过程中可以访问存储所述施工文档的区块。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述数据存储库包括用于对所述数据存储库的访问执行用户认证的认证单元，其中：

所述认证单元为包括所述施工文档的所述跟踪代码和实时数据的所述数据存储库中的第一记录生成认证密钥；和

数据请求者使用所述认证密钥访问所述数据存储库中的第一记录，以获取所述跟踪代码，从而所述数据请求者可以直接访问存储所述施工文档的区块。

4.如权利要求3所述的系统，其中：

当接收到所述施工文档的修订版本时，更新所述数据存储库中的第一记录以链接到第二记录，其中所述修订版本的第二跟踪代码和第二实时数据存储在所述数据存储库的第二记录中；和

数据请求者使用所述认证密钥访问所述数据存储库中的第一记录和第二记录，以获取所述第二跟踪代码，从而所述数据请求者可以直接访问存储所述施工文档修订版本的区块。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述属性提取模块从独立的第三方接收所述施工文档的数字证书，使得从所述属性提取模块获得的属性包括用于证明所述施工文档是真实的副本的数字密钥。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述属性提取模块包括：

文件属性提取单元；和

数据识别单元。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述文件属性提取单元被配置为提取与关于所述施工文档的相关信息相关的电子数据，以获得所述属性的至少一部分。

8.如权利要求6所述的系统，其中，所述数据识别单元被配置为当所述施工文档为施工图时，通过识别标题块的方向和轮廓来定位标题块，并对所述标题块的词进行文字识别。

9.如权利要求6所述的系统，其中，所述数据识别单元被配置为参考常用术语数据库，术语包括属性和标准施工术语的词典。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述区块包括时间戳、哈希值和用于存储所述施工文档的存储数据。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述哈希值是连接所述区块链中的先前区块的哈希的默克尔根。

12.一种公共数据环境(CDE)系统，用于管理具有施工信息建模(BIM)数据的不可变记录的多方可访问的施工项目，并使用实时数据和跟踪代码执行每个BIM数据，所述系统包括：

属性提取模块，其被配置成提取关于所述BIM数据的一个或多个相关信息，以获取所述BIM数据的属性；

区块链网络，包括多个节点，用于管理包括多个区块的区块链，每个节点包括一个或多个处理器并存储所述区块链的至少一部分；

跟踪代码生成器，用于为所述区块链中的每个区块生成跟踪代码，其中每个跟踪代码与特定的BIM数据相关联，且能够用于直接访问存储所述特定BIM数据的区块；和

数据存储库，与所述区块链网络隔离，配置成对用于所述区块链中的BIM数据的实时数据和跟踪代码进行实时管理；

其中：

当所述系统接收到BIM数据时，所述BIM数据被存储在添加到所述区块链网络的区块中；

所述实时数据是包含属性的可变记录，由此所述数据存储库管理用于每个所述BIM数据的实时数据的可变记录和跟踪代码，并提供对所述区块链中的区块的直接访问；以及

所述BIM数据分散在所述区块链网络中，以维护所述BIM数据的不可变和不可损坏的副本。

13.如权利要求12所述的系统，还包括文件编译器，其被配置为将所述跟踪代码赋予所述BIM数据以获得加戳文档，使得用户在处理所述加戳文档的打印副本的过程中可以访问存储所述BIM数据的区块。

14.如权利要求12所述的系统，其中所述属性提取模块从独立第三方接收所述BIM数据的数字证书，使得从所述属性提取模块获得的属性包括用于证明所述BIM数据是真实副本的数字密钥。

15.如权利要求12所述的系统，其中所述属性提取模块包括：

文件属性提取单元；和

数据识别单元。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述文件属性提取单元被配置为提取与关于所述BIM数据的相关信息相关的电子数据，以获得所述属性的至少一部分。

17.如权利要求15所述的系统，其中，所述数据识别单元被配置为通过识别标题块的方向和轮廓来定位BIM数据中的标题块，并对所述标题块内的词进行文字识别。

18.如权利要求15所述的系统，其中，所述数据识别单元被配置为参考常用术语数据库，术语包括属性和标准施工术语词典。

19.一种用于管理具有施工文档的不可变记录的施工项目并使用实时数据和跟踪代码执行每个施工文档的计算机系统，所述系统包括：

网关设备，其被配置为从文档创建者接收施工文档和所述施工文档的元数据；

属性提取模块，其被配置为提取关于所述施工文档的一个或多个相关信息，以获得所述施工文档的属性；

区块链网络，其包括多个节点，用于管理包括多个区块的区块链，每个节点包括一个或多个处理器并存储所述区块链的至少一部分；

跟踪代码生成器，用于为所述区块链中的每个区块生成跟踪代码，其中每个跟踪代码与特定的施工文档相关联，并且可以用于直接访问存储所述特定施工文档的区块；和

数据存储库，与所述区块链网络隔离，配置成对所述区块链中的施工文档的实时数据和跟踪代码进行实时管理；

其中：

网关设备产生所述多个区块并将所述区块加入所述区块链网络；

所述实时数据是包含元数据和属性的可变记录，由此所述数据存储库管理每个施工文档的实时数据的可变记录和跟踪代码，并提供对所述区块链中的区块的直接访问；以及

所述施工文档分散在所述区块链网络中，以维护所述施工文档的不可变和不可损坏的副本。

20.一种使用区块链网络和数据存储库管理具有施工文档的不可变记录的施工项目的方法，所述方法包括以下步骤：

由属性提取模块从所述施工文档中提取一个或多个相关信息，以获得所述施工文档的属性；

生成实时数据，其中所述实时数据是包含属性的可变记录；

通过将所述施工文档存储在区块中并将所述区块添加到所述区块链网络来更新所述区块链网络；

通过跟踪代码生成器为所述区块链中的每个区块生成跟踪代码，其中每个跟踪代码与特定的施工文档相关联，并且能够用于直接访问存储所述特定施工文档的区块；以及

更新所述数据存储库以存储所述实时数据和所述跟踪代码，其中所述数据存储库与所述区块链网络隔离，且配置成对所述区块链中的所述施工文档的实时数据和跟踪代码进行实时管理。

21.如权利要求20所述的方法，还包括将所述跟踪代码赋予所述施工文档以获得加戳文档的步骤，使得用户在处理所述加戳文档的打印副本的过程中可以访问存储所述施工文档的区块。

22.如权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：

由认证单元为包括所述施工文档的跟踪代码和实时数据的所述数据存储库中的第一记录生成认证密钥；和

数据请求者应用所述认证密钥，以访问所述数据存储库中的所述第一记录来获取所述跟踪代码，由此所述数据请求者可以直接访问存储所述施工文档的区块。

23.如权利要求20所述的方法，还包括从独立第三方接收所述施工文档的数字证书的步骤，使得可从所述属性提取模块获得的属性包括用于证明所述施工文档是真实副本的数字密钥。

24.如权利要求20所述的方法，其中更新所述区块链网络包括将在前区块的哈希值存储到所述区块。

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